АНТИАЛАЙЗИНГОВЫЕ ФИЛЬТРЫ СО СЛОЖНЫМИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Анатолий Р. Гайдук, Дарья Ю. Денисенко, Дмитрий В. Кузнецов, Николай Н. Прокопенко

Аннотация


Предлагается методика проектирования антиалайзинговых фильтров для применения в информационных и управляющих системах. Отличительная особенность рассматриваемых фильтров заключается в том, что их амплитудно-частотная характеристика имеет нули передачи на критичных (с точки зрения подавления помех) частотах и заданное затухание в остальной части диапазона частот. Это позволяет использовать рассматриваемые фильтры, как для подавления нежелательных гармоник сети (50 Гц и 100 Гц), так и в качестве ограничителей спектра на входах аналого-цифровых преобразователей и, в частности, на входах дискретно-аналоговых фильтров, выполненных на переключаемых конденсаторах. Показано, что найденная передаточная функция фильтра может быть реализована на основе каскадной или многопетлевых структур, а схемотехника таких фильтров может быть выполнена на основе RC-цепей и операционных усилителей. Расчет параметров элементов принципиальных схем фильтров осуществляется по коэффициентам указанной передаточной функции. Каскадная реализация осуществляется на основе принципа внутренних моделей, что обеспечивает наибольшую стабильность критических частот фильтра.

Ключевые слова


аналоговый фильтр, антиалайзинговый фильтр, дискретно-аналоговый фильтр на переключаемых конденсаторах, принцип внутренних моделей, амплитудно-частотная характеристика.

Полный текст:

PDF

Литература


1. Олссон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. СПб.: Невский Диалект, 2001. − 557 с. – ISBN 5-7940-0069-4.

2. Ключев А.О., Кустарев П.В., Платунов А.Е. Аппаратные средства информационно-управляющих систем. Учебное пособие. СПб: Университет ИТМО, 2015. – 65 с.

3. Легкая В.И. Применение фильтра низких частот для снижения влияния методической погрешности измерительного тракта в структуре системы автоматического управления скоростью. Бюллетень результатов научных исследований. 2025, № 1, с. 72–87. DOI: http://dx.doi.org/10.20295/2223-9987-2025-1-72-87.

4. Chunyan, M., Qing, D., Wanxing, S., Yuguo, L., & Haoqing, W. (2021). High-frequency current ripple sample anti-aliasing strategy of digitally controlled converter based on notch filter. IEEE Access, 11, 16757–16767, DOI: http://dx.doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3117789.

5. Riem, R., Raman, J., Borgmans, J., & Rombouts, P. (2021). A low-noise instrumentation amplifier with built-in anti-aliasing for hall sensors. IEEE Sensors Journal, 21(17), 18932–18944. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/JSEN.2021.3090251.

6. Капустян В.И. Активные RC-фильтры высокого порядка. М.: Радио и связь, 1985. – 248 с.

7. Zhang, F., Wu, Y., Wang, Y., & Li, X. (2024). Dynamic Matching of Reconstruction and Anti-Aliasing Filters in Adaptive Active Noise Control. Applied Sciences, 14(11), 4810. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/app14114810.

8. Centurelli, F., Monsurrò, P., Scotti, G., Tommasino, P., & Trifiletti, A. (2021). A SiGe HBT 6th-order 10 GHz inductor-less anti-aliasing low-pass filter for high-speed ATI digitizers. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 69(1), 100–113. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TCSI.2021.3091852.

9. Ghaemmaghami, M., & Reyhani, S. (2024). Design of a tunable 4th order OTA-C band-pass filter for use in front-end of ADC. Journal of Applied Research in Electrical Engineering, 2(2), 152–157. DOI: http://dx.doi.org/10.22055/jaree.2023.42687.1065.

10. Lorenz, A., Matthus, C. D., & Ellinger, F. (2025). Microstrip based Anti-Aliasing Filters for Beyond-50 GHz-Bandwidth Mix-Filter-Sample Analog-to-Digital-Converters. IEEE Access, 13, 65389–65402. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3560462.

11. Denisenko, D., Kuznetsov, D., Ivanov, Y., & Butyrlagin, N. (2025, May). The Second-Order Discrete-Analog Filter on Switched Capacitors with Three-Phase Control. In 2025 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF) (p. 1–4). IEEE. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/WECONF65186.2025.11017190.

12. Тихомиров А.В., Омельчук Е.В., Семёнова А.Ю. Исследование возможности повышения избирательности фильтров низких частот с линейной фазовой характеристикой. Труды МАИ. 2016. № 91. с. 17. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27539632 (дата обращения: 30.08.2025).

13. Gaiduk, A., Denisenko, D., & Prokopenko, N. (2024, September). Combined Filters Design, Using the Principle of Internal Models. In 2024 International Russian Automation Conference (RusAutoCon)
p. 163–167. IEEE. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/RusAutoCon61949.2024.10694208.

14. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров: Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1983. − 752 с.

15. Справочник по расчету и проектированию ARC-схем. Под ред. А.А. Ланнэ. М.: Радио и связь, 1984. − 368 с.

16. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9, 10. СПб: Издательство Лань, 2014. – 632 с. ISBN 978-5-8114-1758-2. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23652745 (дата обращения: 30.08.2025).

17. Патент № 2149499 C1 Российская Федерация, МПК H03H 11/04. Универсальный активный RC-фильтр: № 99109639/09: заявл. 07.05.1999 : опубл. 20.05.2000. Ю.И. Иванов; заявитель Таганрогский государственный радиотехнический университет. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id= 37851386 (дата обращения: 30.08.2025).




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2025.4.13

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.